[entrevista] La resolución digital

Sabiendo que en este subforo de sonido, se realizan muchas veces, preguntas en torno a la resolución sonora, se ma ha ocurrido hacer una entrevista, a los respondones habituales. En este caso, haré el papel de entrevistador, intentando que se toquen las cuestiones básicas, que creo vienen bien, a cualquiera que use la informática, y le guste la música y/o el sonido.

Contestad los que sepais de verdad la preguntas, pero repito, me reservo el rol de entrevistador . Y pido a los contestones, que busquen respuestas fáciles. Es la única norma de hilo. Empezamos. (espero que sea útil a alguien)

1. ¿En qué se diferencia básicamente un sonido analógico de uno digital?
(pista: absolutamente en nada)

Pues no se si sere el conteston adecuado pero ahi va;

Una señal digital es coger una señal analogica y partirla en muchos cachitos (samples) asi que la diferencia entre una y otra es que la señal analogica es una señal entera (continua) y la digital son muchos cachitos de la señal que en algun momento fue continua.

'Ta claro?

Muchas Gracias por contestar Ganzua. Pero tu hablas de señales, ¿las señales digitales o analógicas no son sonidos?

por otra parte yo añadiría otra diferencia

una señal analógica puede tomar un número de valores de tensión infinitos, y el digital está limitado a un número de valores finito (puede ser un número enorme pero limitado)

el número de valores de tensión que puede tomar una señal digital viene dado por el número de bits.



Por otra parte lo que mas diferencia a ambas señales por encima de todo es que la señal digital solo la pueden entender las maquinas ya que es una secuencia de 0 y 1 y el oido humano no puede oir una señal digital (vaya, ni cualquier cosa fuera del ambito de la informatica) por eso tiene que ser transformada en una sañal analógica.

Muchas gracias BAC. Si os gusta este juego, ya llegaré a preguntar sobre los bits.

Tu también hablas de señales, por lo que entiendo que el sonido debe ser algún tipo de señal, lo cual es algo abstracto. Además dices que un oido no percibe nada digital. ¿Significa eso que el sonido siempre es analógico? Y en tal caso, ¿está mal dicho "sonido digital"?


(las preguntas parecen ingenuas, pero se entrevén este tipo de dudas muchas veces)

Robakun escribió:

¿las señales digitales o analógicas no son sonidos?

no estoy seguro, es una suposición mía, pero yo diría que la historia es que...

un sonido, es una variación de presión en el aire (u otro medio) debido a un cuerpo en vibración.

una señal hace mas bien referencia a la representación electrica de ese sonido.

es decir, cuando un microfono capta las variaciones de presión en el aire las transforma en una señal electrica.

sonido y señal electrica comparten ciertas caracteristicas (continuidad en sus valores) que hace que ambas puedan llamarse analógicas.

mientras que en el ambito digital la palabra "sonido" debería utilizarse con comillas, si no se hace es porque queremos dar a entender ciertas cosas en cuanto al funcionamiento de un equipo, pero no existe un sonido digital ya que para el ordenador los 0 y 1 de un archivo de sonido son los mismos que los de un documento de texto y no es para el ordenador mas que información para saber que valores eléctricos ha de generar.



no se si me estoy extendiendo demasiado. si explico muchas cosas de golpe o si no es lo que buscas o si hablo y no se me entiende. Robakun corrigeme como creas conveniente.

te juro que he respondido sin haber visto tu ultimo post que suerte, creo que ya las he respondido, no?

Vaya, pues si que has respondido!: telepatía (pero esa es otra entrevista).


También ahora me ha quedado más clara, después de tu explicación, la relación entre señal y sonido. Y según dices, lo que entra por ejemplo, por un micro es sonido -una señal continua, o una variación continua de la presión del aire-, y lo que sale del altavoz, también. Entonces quiero saber ahora, qué pása cuando "atrapo" un sonido, en un ordenador, o en una magnetofón. ¿Por qué dicen que hay aparatos digitales, y otros analógicos?,

pues los aparatos son analógicos o digitales dependiendo del tipo de señal que manejen/entiendan.

cuando atrapas un sonido, primero lo atrapas con un micrófono que es el elemento que se encarga de transformar la energía de la onda sonora en energía electrica.

un aparato analógico podrá utilizar está señal electrica tal como llega del micrófono, pero un aparato digital tendrá que transformar está señal analógica en un formato que pueda entender (una señal digital).


a la hora de almacenar estas señales cada tipo de aparato lo hace de una manera, en un magnetofón se transforma la señal eléctrica en un campo magnético cuya intensidad es proporcional al de la tensión electrica.

en un ordenador... bueno, pues se guardan la secuencia de 0 y 1 del mismo modo que se guarda cualquier otro tipo de archivo, quiero decir que eso es mas de informática en general que de sonido en concreto.



Ojo, una señal digital tambien es eléctrica, pero tiene valores de tensión diferentes. la señal electrica analógica representa las diferencias de presión sonora mediante una diferencia de tensión electrica equiparable.

en una señal eléctrica digital, la tensión solo toma dos valores resultado de una codificación mediante un algoritmo matematico para representar un valor de presión sonora.

Lo digo, por lo que escribí antes que daba a entender que señal eléctrica es sinonimo de señal analógica. mas bien una señal eléctrica puede ser analógica o puede ser digital.

Entonces resumiendo todo lo que habeis contado hasta ahora, el sonido (que no es analógico ni digital) llegan a un micrófono, y este "se encarga de transformar la energía de la onda sonora en energía electrica".

-Si el aparato es analógico, convertirá esa energía eléctrica en una señal electrica, "representa las diferencias de presión sonora mediante una diferencia de tensión electrica equiparable".

-Si el aparato es digital, convertirá igualmente esa energía en una señal eléctrica, pero "la tensión solo toma dos valores". Esto se parece a convertir una conversación a código morse.

Esto lo resume en un gráfico: (adjunto: pulsa para ampliar)


______

Sigamos con las preguntas. Puedo imaginar que un sonido se transforme en variaciones continuas de tensión eléctrica, o como lo has llamado una "señal analógica". Pero ¿para qué convertir la señal en ristras de dos valores de tensión?. ¿Qué tiene que ver eso con el sonido -variaciones de presión- original?.

repetido.

¿para qué convertir la señal en ristras de dos valores de tensión?


La razón para convertir la señal en ristras de dos valores de tensión es porque es la única manera de que la entiendan las maquinas digitales. Tiene que llegarles una señal en su idioma que es el binario el de los 0 y los 1.


¿Qué tiene que ver eso con el sonido -variaciones de presión- original?.

pues veamos. como muy bien has dicho el conversor analógigo a digital (DAC) hace una función semejante a codificar una conversación a codigo morse.

en codigo morse cada letra tiene una combinación diferente de dos elementeos: el punto y la ralla que se representan con una señal electrica corta y otra larga.

en nuestro ambito, cada valor de tensión electrica analógica tiene una combinación diferente de dos elementos: el 0 y el 1 que se representan mediante dos valores de tensión electrica.


ahora bien, tenemos un problema. el número de letras utilizadas en una conversación es limitada, con lo que podemos asignar una combinación de punto/ralla para un número conocido de variables (letras).

el valor de la tensión electrica de una señal analógica quedamos en que era continuo, es decir el número de valores es infinito, con lo cual si al elemento encargado en el DAC de conferir una combinación de 0 y 1 a la señal analógica (el codificador) le llega tal cual, se encontrará con que tendría que estar capacitado para designar un número inifinito de combinaciones.

Para evitar esto, antes de esta fase la señal analógica pasa por un proceso mas complejo que se puede resumir en.

muestreo. en esta parte lo que se hace es comprobar el valor de la tensión electrica con cierta frecuencia (esta es la frecuencia de muestreo ) el muestreador toma el valor de la tensión electrica durante un instante y mantiene constante ese valor hasta que vuelve a medir de nuevo la tansión electrica.

Cuantizador. en esta parte lo que se hace es tomar los valores que llegan del muestreador y redondearlos al valor de tensión electrica mas cercano que el cuantizador tenga como valido. Esto es porque aunque la señal ya presenta esa forma de señal digital que va a golpes en realidad sigue teniendo un numero de valores de tensión electrica infinitos ya que el muestreador a medido la tensión en un instante en el que su valor podía ser cualquiera.

Bueno, el cuantizador tendrá que aproximar como decíamos los valores de tensión eléctrica que le llegan al valor mas cercano que el tenga como válido.

imagina que tu solo puedes escribir números naturales. si yo te empiezo a decir números con cifras decimales tendrás que redondearlos al número natural mas cercano.

3.47 => 3
7.69 => 8
1.04 => 1
3.97 => 4


el número de valores que el cuantificador puede otorgar está ligado al número de bits que va a usar el codificador para hacer su trabajo que es el de codificar la señal.







Parece que esto se complica cada vez mas... dentro de nada creo que voy a ir a buscar mis apuntes...


y a ver si se anima alguien mas!

Para hacer un poco más gráfica la explicación de BAC, y para no confundir los términos, ahí va una pequeña aportación:

Una señal eléctrica analógica que representa una vibración tiene 2 componentes (como cualquier representación gráfica de una función matemática) que son el tiempo t y la tensión v.

En el eje horizontal representamos t y en el vertical v (ver adjunto).

De esta manera el valor de v varía en la señal analógica entre infinitos valores, y en la señal digital entre 0 y 1 (tomando como 0 un valor de tensión x y como 1 un valor y).

Pero la representación de una señal digital (la ristra de 0's y 1's interpretada) no tiene sólo 2 valores, sino que tiene tantos como 2^N siendo N la profundidad de bits de la muestra.

Señal analógica eléctrica:



Señal digital interpretada de la ristra de pulsos eléctricos (bits):



Con esto lo que quiero decir es que no es que la señal analógica tenga infinitos valores y la digital 2, la señal analógica eléctrica se transmite haciendo variar la tensión en función de los valores que toma la vibración. En la señal digital, sólo se envían 1's y 0's que llevan codificada la información, como cualquier otra información digital.

Buen hilo, un saludo.

Gracias dosim por entrar en esta multientrevista. Muy claro tu gráfico.


Si os sigo bien, el problema de convertir una señal electrica continua -que previamente ha captado un micro- en algo que entiendan las máquinas digitales, parece complicado. Antes de entrar en preguntas sobre sampleo y quantización, me gustaría comprender mejor el proceso de paso de señal continua a ristra de ¿dos? valores de tensión, lo que estás llamando "conversión analógica-digital". Pero explícamelo fácil, si es posible.

¿Cómo puede representarse cualquier valor, en una lista valores ceros y unos -o de dos valores de tensión eléctrica?. Por ejemplo, si el micro ha medido en un momento determinado el valor de presión 23. Y luego eso se traduce en una señal electrica, entiendo que se corresponderá con otro valor , que por facilitar, voy a suponer que es el mismo: 23 . ¿Cómo se puede pasar ese valor, 23, a una lista de ceros y unos?. En el morse es fácil, cada letra es una lista de puntos y rayas, ¿no?. N es : - . y O es: - - - Entonces NO es : - . - - -